办公楼给排水毕业设计

西安市商务大厦建筑给水排水设计西安建筑科技大学 环境与市政工程学院 给水排水工程2007届 郭兴宇指导教师 王俊萍摘要：商务大厦位于陕西省西安市，是集商务、办公、住宿、餐饮、娱乐于一体的综合大楼。该建筑有地下一层，设水泵房、空调机房、柴油机房、变电间、六级人防等，地上十八层；屋顶有电梯机房和水箱间。一层为大堂、商务、餐厅、设消防控制室；二层为商务、办公、餐厅；三层设会议、办公、多功能厅等；四、五层为商务、娱乐用房；中间有设备层；六至九层为客房每层20套；十至十一层设客房套房，每层10套；十二至十八层为办公用房；屋顶设电梯机房和水箱间。设计本着“技术先进、经济合理、安全适用，保质保量”的原则，注重设计的高效、节能、环保、智能化的要求来完成建筑室内给水、排水、热水、消防的设计。商务大厦生活给水系统竖向分两个区。地下一层到五层为低区，由市政管网直接供水，采用下行上给式；六层到十八层为高区，由地下室水泵和屋面水箱联合供水，也采用下行上给式。高区的底部几层的横支管上设减压阀，使底部的用水压力满足要求。商务大厦热水给水方案采用集中二次加热，换热器下置，闭式，下行上回，同程式，干管机械循环。大厦的热水管网仍采用下行上给的供水方式，与大厦冷水供水管道布置保持一致。商务大厦属于一类建筑。室内消火栓系统采用设水泵、水箱的给水方式。高位消防水箱内贮存火灾初期10min的用水量，地下室的水泵间内设两台消防水泵，一用一备。大厦周围设三个地上式水泵结合器。大厦为中危险级一级。除了地下室采用直立型喷头外全部用下垂吊顶型喷头。有三个湿式报警阀组控制全楼的喷头。竖向不分区，但在底部几层的自喷横管上设减压孔板，防止系统局部超压。生活污、废水用合流制收集。采用仅设伸通通气管通气。雨水系统考虑到建筑外观的要求，用单斗式内排水。关键词：高层建筑，综合楼，给水排水，工程设计ABSTRACTThis engineering is about water and wastewater a high rise and multiple-use building, which lying on xian city. If presses its high demarcation, this building belong to high building , which 76.4 meters.In the building, the 1st floor to the 5th floor are emporia, the 6th floor to the 11th floor are guesthouses and the 12th floor to the 18th floor are office. In the design, the main contents include the water supply system, hot water system, and the firefight system design with drain system which include the domestic waste water and the rainwater. In addition, the domestic water supply system is pumped by auto rhythm pump in vertical division block: It adopt in the hot water system concentration heat the way, machine circulating, the hydrant system and automatic fire extinguishing system are both secondary pressure boosting. Rainwater adoption the way that gravity inside drain ejects the house rainwater in time. Besides, the engineering includes district water and wastewater. For example, the designs for pump building and so on. Keywords: high building, multiple-use building，building water and drains, 目 录第一章 绪论1第二章 设计说明22.1 生活给水系统设计说明22.1.1 系统选择22.1.2 给水管道的布置与敷设要求22.1.3 方案确定42.1.4 系统的组成42.1.5 给水系统图示42.2 热水给水系统设计说明52.2.1 热水供应类型选择52.2.2 竖向分区52.2.3 热源的选择52.2.4 水的加热方式52.2.5 加热器的放置62.2.6 热水供应系统的加热设备和器材62.2.7 热水管道的布置与敷设72.2.8 热水供水系统方案的确定72.2.9 热水系统图示82.3 室内消火栓给水系统设计说明82.3.1 系统参数确定82.3.2 系统组成92.3.3 消火栓给水系统的布置92.3.4 消火栓给水系统的给水方式的确定102.3.5 系统的竖向分区112.3.6 消火栓给水系统图示112.4 自动喷水灭火系统设计说明122.4.1 参数确定122.4.2 喷头的选择132.4.3 喷头的布置132.4.4 湿式报警阀的确定132.4.5 自动喷水灭火系统的组成132.4.6 自动喷水灭火系统图示132.5 屋面雨水排水系统设计说明142.5.1 建筑屋面雨水的排放方式的比较142.5.2 建筑屋面雨水的排放方式的确定142.5.3 内排水系统的组成152.6 生活污、废水排水系统设计说明152.6.1 排水系统组成152.6.2 排水方式的选择152.6.3 排水管道布置与敷设162.6.4 通气管系的确定182.6.5 排水系统图示182.7 各个系统的管材192.7.1 给水系统的管材192.7.2 热水系统的管材192.7.3 室内消火栓给水系统的管材202.7.4 自动喷水灭火给水系统的管材202.7.5 屋面雨水排水系统的管材202.7.6 排水系统管材的确定20第三章 设计计算213.1 生活冷水给水系统的设计计算213.1.1 生活用水量的计算213.1.2 生活水池的计算213.1.3 水表的确定223.1.4 屋顶生活水箱的计算223.1.5 生活给水系统水力计算233.1.6 高区生活水泵的选择263.1.7 屋顶生活水箱高度的校核273.2 室内热水供水系统的设计计算283.2.1 水温的确定283.2.2 耗热量计算283.2.3 加热设备的供热量计算293.2.4 热水量计算293.2.5 换热面积的计算303.2.6 贮热容积计算303.2.7 加热设备的确定313.2.8 室内热水配水管网的水力计算323.2.9 室内热水回水管网的水力计算333.2.10 屋顶冷水补水水箱安装高度校核363.3 室内排水系统的设计计算373.3.1 最高日排水量的计算373.3.2 排水设计秒流量的确定373.3.3 裙房部分的排水系统水力计算373.3.4 主体公卫排水系统水力计算373.3.5 主体客房排水系统水力计算373.3.6 通气管的计算423.3.7 污废水提升系统的计算423.4 屋面雨水排水系统设计计算443.4.1 汇水面积的计算443.4.2 暴雨强度的计算443.4.3 系统流量计算453.4.4 小时降雨厚度计算453.4.5 雨水斗的选取453.4.6 一层的埋地横管的计算453.5 室内消火栓给水系统设计计算463.5.1 系统参数确定463.5.2 室内消火栓给水系统计算草图473.5.3 消防水箱贮水量设计计算473.5.4 消防水池设计计算483.5.5 系统最不利管段的确定483.5.6 系统最不利点需要的压力和实际流量的设计计算493.5.7 消防管网水力计算503.5.8 消防水箱安装高度的校核523.5.9 消火栓系统局部增压设备的设计计算533.5.10 消防水泵的选择533.5.11 水泵结合器543.5.12 消火栓减压装置设计计算543.5.13 消火栓减压孔板的选取553.6 自动喷水灭火系统给水设计计算563.6.1 参数的确定563.6.2 系统最不利处的作用面设计计算563.6.3 设计流量563.6.4 参数的校核573.6.5 自动喷水灭火系统给水水力计算583.6.6 系统设计秒流量计算593.6.7 自动喷水灭火系统给水水泵选择593.6.8 水泵结合器593.6.9 水箱安装高度的校核593.6.10 自动喷水灭火系统局部加压设备的设计计算60第四章 完成成果61第五章 附录62参考文献63致 谢64第一章 绪论本次设计是初次对建筑给排水工程设计的一次尝试，通过本次毕业设计使我们熟悉并掌握了给排水工程设计程序、方法和技术规范，提高了对给排水工程设计计算、图表绘制、设计计算说明书的编写；树立正确的设计思想，培养我们严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与他人合作敬业精神；树立正确的工程观点、生产观点、经济观点和全局观点。高层建筑室内给水排水工程设计是根据高层建筑的特点，甲方及各部门提供的原始资料和建筑给水排水相关的技术规范来进行设计。本着“技术先进、经济合理、安全适用，保质保量”的原则，注重设计的高效、节能、环抱、智能化的要求来完成建筑室内给水、排水、热水、消防的设计。合理的方案，应综合工程涉及的各项因素，如技术因素包括：供水排水的可靠性，对城市给排水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等；社会和环境因素包括对建筑立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒和防冻性，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，最后应采用综合评判法确定建筑给水排水的方案。本设计由于该建筑结构比较复杂和庞大，导致给水、排水、消防等管道的布置存在一定的难度，特别是在-1至5层以及设备层的上下结构变换很大。在整个设计过程中，由于缺乏实际工程设计经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所难免，请各位老师给予批评指正。第二章 设计说明2.1 生活给水系统设计说明2.1.1 系统选择给水方式即建筑内部给水系统的供水方案。高层建筑给水方式是根据高层建筑的特点，在技术上保证管中水压值合理，压力值应当使配水满足使用要求，投资省和维护简单等因素决定。我国设计规范推荐，分区最大静压值为45.5kg/cm2。对于一个工程的生活给水方面，是否分区，分区后的连接方式等都要作技术经济比较后确定，应以“技术先进、供水安全可靠、经济合理”为原则，选择合理的给水方案。合理的供水方案，应综合工程涉及的各项因素如技术因素包括：供水可靠性，水质，对城市给水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等；社会和环境因素包括对建筑立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒和防冻性，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，采用综合评判法确定。常用的生活给水系统为：变频水泵和生活水池供水，恒速水泵、生活水箱、生活水池联合供水。变频水泵供水的优点有：省去了屋顶的高位水箱的设置，可以有效地减少二次污染的可能性等等，但其不适用于用水量较小的单体建筑，用水量的变化较大，不节能。考虑到大厦高区客房和办公室的用水量较小，若采用变频泵供水，提高了工程的造价，今后的运行和维护管理也存在一定问题；所以考虑用水泵水箱联合供水的方案，由于现有的许多工程中使用的较成熟的技术也可以积极的避免二次污染的问题，且工程完成后的运行、维护和管理也较方便，所以最终选用水泵、水箱联合供水的方案。2.1.2 给水管道的布置与敷设要求给水管道的布置受建筑结构、用水要求、配水点和室外给水管道的位置以及供暖、通风、空调和供电等其他建筑设备工程管线布置等因素的影响。进行管道布置时，不但要处理和协调好各种相关因素的关系，还要满足以下基本要求：（1）确保供水安全和良好的水力条件，力求经济合理。（2）引入管至少两条，宜从建筑物不同侧的两条城市管道上接入，在室内将管道连成环状或贯通状双向供水。若条件不能满足，可采取设贮水池（箱）或增设第二水源等安全措施。如本设计即是采用贮水池。如果只能同侧接入，两根引入管之间的间距不得小于10m。水表节点设于引入管上。（3）管道尽可能与墙、梁、柱平行，呈直线走向，力求管路简短，以减少工程量，降低造价。干管应布置在用水量大或不允许间断供水的配水点附近，既利于供水安全，又可减少流程中不合理的转输流量，节省管材。（4）保护管道不受损坏。给水埋地管道应避免布置在可能受重物压坏处。管道不得穿越生产设备基础，也不宜穿过伸缩缝、沉降缝，如需穿过，应采取保护措施。为防止管道腐蚀，管道不允许布置在烟道、风道、和排水沟内，不允许穿大、小便槽，当立管位于小便槽端部0.5m时，在小便槽端部应有建筑隔断措施。（5）给水管道一般暗装。横干管敷设于技术层内或吊顶中或管沟内，立管设于给排水管道竖井里，支管可敷于吊顶、墙体、地板找平层、管窿内，这样美观、卫生。（6）不影响生产安全和建筑物的使用为避免管道渗漏，造成配电间电气设备故障或短路，管道不能从配电间通过。也不能布置在妨碍生产操作和交通运输处或遇水易引起燃烧、爆炸、损坏的设备、产品和原料上。不宜穿过橱窗、壁柜、吊柜等设施和机械设备上通过，以免影响各种设施的功能和设备的维修。（7）在技术层、吊顶层中给水管道、热水管道、排水管道及电缆等交叉时，一般是电缆在上面，其次是给水管、热水管、排水管。在卫生间内，热水支管在给水支管上面。给水管道穿越墙和楼板时，应预留孔洞。穿水池、水箱处应预埋套管。管道应采取防振隔音、防冻、防露等措施。（8）便于安装维修布置管道时其周围要有一定的空间，以满足安装、维修的要求，给水管道与其他管和建筑结构的最小净距见表2.1。需进人检修的管道井，其通道不宜小于0.6m。2.1.3 方案确定综上所述，本设计采用分两区，低区-1层到5层，由市政资用水头供水。高区6层到18层，由地下室的生活水泵和屋顶的生活水箱联合供水。根据规范：各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。上述分区的方法：低区：26.4m，满足规范的要求；高区：53m。也满足要求。低区，高区均采用下行上给式供水。方案的确定主要考虑了以下因素：大厦所处地段的常年可用水头为26m，从一层的市政引入管管低到五层的最不利用水点总高度为19.4m，拟定为供水低区。这样设计首先充分利用了市政给水管网压力，方便管理，节省电耗，另外还考虑了低区的建筑功能，经过计算市政资用水头满足低区最不利用水点的供水压力要求。根据规范要求：给水分区的最不利用水点处的静水压力在特殊情况下不得大于0.55MPa。由于大厦六层最不利用水点到生活水箱最高水位为53.8m。考虑到现有的成熟的技术、设备，经济的因素和大厦建筑结构、功能的情况，将大厦的六层到十八层设为生活给水系统的高区。在高区的底部几层设减压孔板见压。这样的设计既满足规范要求又适合客房、办公用房的用水要求，还使整个生活给水系统简单，便于施工、运行、管理。2.1.4 系统的组成建筑内给水系统由引入管，水表节点，给水管道，配水装置和用水设备和附件。此外包括室外的地下贮水池，地下室的加压水泵，屋顶的生活水箱。2.1.5 给水系统图示 2.2 热水给水系统设计说明2.2.1 热水供应类型选择建筑内部的热水供应系统按热水供应范围的大小，可分为集中热水供应系统和局部热水供应系统。（1）集中热水供应系统集中热水供应系统供水范围大，热水集中制备，用管道输送到各配水点。一般在建筑内设专用锅炉房或热交换间，由加热设备将水加热后，供一幢或几幢建筑使用。适用于使用要求高，耗热量大，用水点多且分布较密集的建筑。其热源在条件允许时应首先利用工业余热、废热、地热、太阳能，若无上述可利用热源时，则应优先采用能保证全年供热的城市热力管网或区域性锅炉房供热，选用以上热源建筑内可不设专用锅炉房，既可节省能源，又可减少环境污染。（2）局部热水供应系统局部热水供应系统供水范围小，热水分散制备。一般靠近用水点设置小型加热设备供一个或几个配水点使用，热水管路短，热损失小。适用于使用要求不高，用水点少而分散的建筑。其热源采用蒸汽、煤气、炉灶余热或太阳能等。根据建筑物所在地区热力系统完善程度和建筑物使用性质、使用热水点的数量、水量和水温等因素确定。商务大厦热水用量大，对热水供应要求高，客房要求24小时热水供应，并要求热水使用舒适方便，故采用集中供热的方式。2.2.2 竖向分区由于大厦只有6-18层用热水，且考虑到热水分区应与冷水分区一致，以保证冷、热水水压的平衡。故6-18层为一个分区。冷水由屋顶水箱供给，由地下室加热间内的加热器加热后供热，下行上给式供水。2.2.3 热源的选择大厦的热源由大厦的锅炉房内的蒸汽锅炉供给，蒸汽表压为200kPa。2.2.4 水的加热方式水的加热方式分为直接加热和间接加热两种基本方式。直接加热也称一次换热，就是通过利用各种适宜的热能而制成的小型设备，或者将热媒与冷水直接混合的装置，直接将冷水加热。间接加热也称二次换热，就是将热媒引入加热器的热媒盘管中，通过盘管的传热面将热媒的热量传给冷水，从而达到加热水的目的。热媒与冷水不直接接触，不污染加热水质，冷凝水可重复利用，设备运行噪声小。商务大厦的热水用量大，对建筑物内噪声要求严格，故采用间接加热。2.2.5 加热器的放置加热器可上置，也可下置。本设计中，加热间在地下室，层高4.8m。可放置加热器。故采用下置加热器。2.2.6 热水供应系统的加热设备和器材2.2.6.1 加热设备（1）小型锅炉集中热水供应系统采用的小型锅炉有燃煤、燃油和燃气3种。（2）水加热器水加热器是间接加热方式中的加热方式。长期以来，我国采用的间接加热设备主要是传统的容积式加热器。近年来，新型加热设备不断涌现，快速式、半容积式、半即热式水加热器相继问世。本设计采用的是导流型容积式加热器。2.2.6.2器材（1）自动温度调节装置当水加热器的出水温度需要控制时，可采用直接式温度调节器或间接式自动温度调节装置。（2）减压阀当水加热器采用的热媒为蒸气时，若蒸气供应管网的压力远大于水加热器所规定的蒸气压力，应设减压阀把蒸气压力降到需要值，才能保证设备使用安全。（3）疏水器为保证蒸气凝结水及时排放，同时又防止蒸气漏失，在蒸气的凝结水管段上应装设疏水器。（4）自然补偿管道和伸缩器热水系统中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网使用安全，在热水管网上应采取补偿管道伸缩的措施，以避免管道因为承受了超过自身许可的内应力而导致弯曲或破裂。（5）自动排气阀为了排除上行下给式管网中热水汽化产生的气体，以保证管内热水畅通，应在该管网的最高处安装自动排气阀。（6）膨胀管和膨胀罐在开式热水供应系统应设膨胀管。如果膨胀管安装不便，也可设置隔膜式压力膨胀水箱（罐）代替。2.2.7 热水管道的布置与敷设热水管道的布置与敷设，除了满足给（冷）水管网布置敷设的要求外，还应该注意由于水温带来的体积膨胀、管道伸缩补偿、保温、排气等问题。（1）管道穿越楼板、墙壁时应设套管（钢管或镀锌铁皮），套管应高出楼面510cm。（2）较长的直线段上应设伸缩器。立管与横管应作成乙字弯相连接。（3）横管应有不小于0.003的坡度，便于排气和泄水。（4）下列情况应设阀门：热水立管的始端、回水立管的末端、水龙头多于5个小于10个的支管始端；锅炉、水加热器的进出口、自动温度调节器、疏水器、减压阀的两侧等处。（5）下列情况下应设止回阀：水加热器的冷水进水管上、机械循环的回水管上、混合器的冷热水供水管等处。（6）为了减少热水系统的热损失，蒸气管、凝结水管、热水配水干管、机械循环回水干管、锅炉、水加热器等进行保温。常用的保温材料有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、玻璃棉、矿渣棉、石棉制品、橡塑制品、泡沫混凝土等。2.2.8 热水供水系统方案的确定该建筑的功能决定了起对热水供应的要求较高，所以采用全天供水方式，冷水通过地下室的加热间容积式水加热器加热后送到个用水点。采用机械循环。设计出水温度60，最不利点温度50。热水均供给6到18层用水。其中：6-11层为客房卫生间用水；12-18层为公共淋浴间用水总之：大厦热水供应采用下行上回，加热器下置，集中二次换热，干管机械循环。加热器采用导流型容积式加热器。2.2.9 热水系统图示2.3 室内消火栓给水系统设计说明2.3.1 系统参数确定根据设计条件，参照高层建筑防火设计规范（以下简称高规），商务大厦为一类建筑，火灾危险等级为一级。根据高规，商务大厦需设室内消火栓给水系统，室外消火栓给水系统以及自动喷水灭火系统。由于建筑内的人口不超过25000人，所以商务大厦同一时间的火灾次数按一次计。商务大厦的火灾延续时间按3小时计，自动喷水灭火系统延续时间按1小时计。室内消火栓用水量40L/s，室外消火栓用水量30L/s。同时使用的水枪为8支，每只水枪最小流量5L/s。最不利时同一立管有3只水枪出水。消火栓口直径65mm,水带20m,水枪喷嘴口径19mm。充实水柱10m。2.3.2 系统组成室内消火栓系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵结合器及增压水泵等组成2.3.3 消火栓给水系统的布置（1）消火栓给水管道布置高层建筑室内的消防给水系统与生活给水系统必须分开设置，自成一个独立系统。消防给水管道应布置成环状。在环状管道上需要引伸支管时，则支管上的消火栓数量不应超过一个。室内消防给水管网的进水管不应少于两根。当其中一根发生故障时，其余的进水管仍能保证设计要求的消防流量和水压。阀门的设置应便于管网维修和使用安全，检修关闭阀门后，停止使用的消防立管不应多于1根，在一层中停止使用的消火栓不应多于5个。水泵结合器应设在消防车易于到达的地方，同时还应考虑在其附近1540m范围内有供消防车取水的室外消火栓或贮水池。水泵结合器的数量应按室内消防流量确定；每个水泵结合器进水流量可达到1015L/s，一般不少于2个。当建筑物内同时设有消火栓给水系统和自动喷水消防系统时，应将自动喷水设备管网与消火栓分开设置；如有困难，可合用消防泵，但应在自动喷水系统的报警阀前（沿水流方向）将管道分开设置。（2）消火栓布置按规范要求设消火栓消防给水系统的建筑内，每层均应设置消火栓。消火栓间距布置应满足下列要求：消防立管的布置，应能保证同一层内相邻竖管上两个消火栓的充实水柱同时到达室内任何部位。每根消防竖管的直径，应根据一根竖管要求的水柱股数和每股水量，按上下相邻消火栓同时出水计算，但不应小于100m。式中 S2：消火栓间距（2股水柱达到室内任何部位），m；R：消火栓保护半径；b：消火栓的最大保护宽度，应为一个房间的长度加走廊的宽度，m。消火栓口距地面安装高度为1.1m，栓口宜向下或与墙面垂直安装。同时建筑内应选用同一规格的消火栓、水带和水枪，以方便使用。为保证及时灭火，每个消火栓处应设置直接启动消防水泵按扭或报警信号装置。消火栓应设在使用方便的走道内，宜靠近疏散方便的通道口处、楼梯间内。建筑物设有消防楼梯时，其前室应设有消火栓。在建筑物屋顶应设1个消火栓，以利于消防人员经常检查消防给水系统是否能正常运行，同时还能起到保护本建筑物免受邻近建筑火灾的波及。在寒冷地区，屋顶消火栓可设在顶层出口处、水箱间或采取防冻技术措施。在建筑物走廊端头，应设消防立管，走廊的立管数量，应保证单口消火栓在同层相邻立管上的水枪充实水柱同时到达室内任何部位的要求，其间距由计算决定。但消防立管的最大间距不宜大于30米。 消防立管的直径应按室内消防用水量由计算决定。计算出来的消防立管直径小于100mm时，应考虑消防车通过水泵接合器往室内管网送水的可能性，仍应采用100mm。一般塔式住宅设置两根消防立管。高度小于50米、每层面积小于500平方米、且可燃物很少的耐火等级较高的建筑物，设置两根立管有困难时，亦可设一根消防立管，但必须采用双出口消火栓。2.3.4 消火栓给水系统的给水方式的确定消火栓给水系统有以下几种给水方式：（1）由室外给水管网直接供水的消防给水方式宜在室外给水管网提供的水量和五热水供应系统的设计计算水压，在任何时候均能满足室内消火栓给水系统所需的水量、水压要求时采用。（2）设水箱的消火栓给水方式宜在室外管网一天之内有一定时间能保证消防水量、水压时（或是由消防泵向水箱补水）采用。由水箱贮存10min的消防水量，灭火时由水箱供水。（3）设水泵、水箱的消火栓给水方式宜在室外给水管网的水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时采用。水箱由消防泵补水，贮存10min的消防用水量，火灾发生时先由水箱供水灭火。商务大厦采用设水泵、水箱的消火栓给水方式，安全可靠。2.3.5 系统的竖向分区根据规范，当消火栓栓口的静水压力大于1.0MPa时，应采取分区给水系统。当消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，消火栓栓口应设减压装置。否则，水枪压力过大，流量大于5L/s，水箱内的消防贮水可能在较短的时间内用完，对扑救初期的火灾不利。商务大厦的建筑高度为74.60m,最不利处消火栓的标高为-3.70m。该点的静水压力小于1.0MPa，故竖向不分区。规范要求：当消火栓栓口的静水压力大于1.0MPa时，应采取分区给水系统。当消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，消火栓栓口应设减压装置。否则，水枪压力过大，流量会大于5L/s，水箱内的消防贮水可能在较短的时间内用完，对扑救初期的火灾不利，而且不利于消防队员扑火作业。商务大厦的高位消火栓的最高水位的高度为78.40m，最不利处消火栓的标高为-3.70m。该点的静水压力小于1.0MPa，故竖向不必分区。根据计算结果，从大厦的九层向下直到地下一层的每一个消火栓的出水压力均大于0.5MPa，所以考虑在超压的消火栓口处设减压孔板，消耗掉超压，把火灾时每个消火栓口处的动水压力均控制在0.5MPa以内，保证了出水灭火的安全、可靠性。2.3.6 消火栓给水系统图示2.4 自动喷水灭火系统设计说明2.4.1 参数确定商务大厦建筑高度74.60m。属一类建筑，应在建筑内的公共活动用房、走道、办公和客房内设置湿式自动喷水灭火系统，且采用独立的给水系统。根据规范，自动喷水灭火系统内的压力不应大于1.2MPa。本建筑高度小于1.2 MPa，故竖向不分区。商务大厦自动喷水灭火系统采用临时高压给水系统，系统持续喷水时间按火灾延续时间1小时计。火灾初期10分钟的消火栓系统用水和自动喷水灭火系统10分钟用水一并贮存在屋顶的独立消防水箱内。火灾延续时间内的消火栓系统用水和自动喷水灭火系统用水一并贮存在室外地下的独立消防水池内。商务大厦地处西安，冬季室内采暖，室内温度大于4，故采用湿式自动喷水灭火系统。商务大厦火灾危险等级为中危险级I级，自动喷水灭火系统的喷水强度为6L/minm2。作用面积160m2。系统最不利点水压0.05MPa，但根据所给的条件（大楼的几何高差、管道的损失），水箱的安装高度肯定不满足最不利点的喷水压力。故要设气压给水设备，则为了节省喷头的数量和管材，将系统最不利点水压定为0.1MPa。2.4.2 喷头的选择大厦有吊顶，故采用吊顶型喷头，喷头公称直径12.5mm，流量特性系数80。客房的卧室部分采用边墙型喷头，流量特性系数115。喷头的动作温度采用普通级68红色喷头。2.4.3 喷头的布置商务大厦火灾危险等级为中危险级I级，喷头按正方形和长方形布置，正方形的边长不大于3.6m。长方形的边长最大为34m。喷头与墙的最大距离为1.8m。但两喷头的最小间距为2.4m。2.4.4 湿式报警阀的确定根据规范，一个湿式报警阀可带800个湿式喷头。考虑到本建筑的结构，采用三个湿式报警阀：两个控制-15层的喷头，一个控制6-18层喷头。湿式报警阀设于地下值班室内，距地面1.2m。2.4.5 自动喷水灭火系统的组成自动喷水灭火系统由喷头、配水支管、配水管、配水干管、配水立管、配水总管、报警阀组、水流指示器、末端试水装置、自喷水泵、附件等。2.4.6 自动喷水灭火系统图示2.5 屋面雨水排水系统设计说明2.5.1 建筑屋面雨水的排放方式的比较单体建筑的雨水排放方式有：外排，内排或两者混合的排放方式。外排方式一般比较经济，但往往影响美观，雨水管容易脱落，维修不方便。内排方式可避免外排方式的缺点，但处理不好会容易造成屋面或系统渗漏，与外排方式比较一般不够经济。2.5.2 建筑屋面雨水的排放方式的确定综上，再结合商务大厦的资料，本设计考虑建筑物主体的美观采用内排的方式。屋面设单斗排水，按重力流计算。建筑物西侧的3层裙房采用外排水的方式。建筑物的雨水一部分在一楼通过埋地干管排出，一部分雨水外排至室外的散水。2.5.3 内排水系统的组成内排水系统由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和检查井组成。降落到屋面上的雨水，沿屋面流入雨水斗，经连接管、悬吊管，入排水立管，再经排出管流入雨水检查井，或经埋地干管排至室外雨水管道。2.6 生活污、废水排水系统设计说明2.6.1 排水系统组成建筑内部排水系统的组成应能满足以下三个基本要求：（1）系统能迅速畅通地将污废水排到室外；（2）排水管道系统气压稳定，有害有毒气体不进入室内，保持室内环境卫生；（3）管线布置合理，简短顺直，工程造价低。为满足上述要求，建筑内部排水系统的基本组成部分为：卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通设备和通气管道。在有些排水系统中，根据需要还设有污废水的提升设备和局部处理构筑物。2.6.2 排水方式的选择本建筑为高层建筑，生活污水不能与雨水合流排除，雨水排水系统应单独设立。排水方式的选择应遵循：（1）当城市有完善的污水处理厂时，宜采用生活污水排水系统，用一个排水系统接纳生活污水和生活废水，出户后排入市政污水管道系统或合流制排水系统。（2）当城市无污水处理厂或污水处理厂处理能力有限，生活污水需要经局部处理时，宜分别设置生活污水排水系统和生活废水排水系统。少数污、废水负荷较小的建筑和污、废水不便分流的建筑，如办公楼、标准较低的住宅等，也可采用生活污水排水系统。（3）对含有害物质、含大量油脂的污、废水以及需要回收利用的污、废水，应采用单独的排水系统收集、输送，经适当处理后排除或回收利用。采用什么方式排除污水和废水，应根据污、废水的性质、污染程度以及回收利用价值，结合市政排水系统体制，城市污水处理情况，通过技术经济比较，综合考虑。本系统最终采用合流生活污水排水系统。2.6.3 排水管道布置与敷设2.6.3.1 布置与敷设的原则建筑内部排水系统直接影响着人们的日常生活和生产，为创造一个良好的生活和生产环境，建筑内部排水管道布置和敷设时应遵循以下原则：（1）排水畅通，水力条件好；（2）使用安全可靠，不影响环境卫生；（3）总管线短，工程造价低；占地面积小；施工安装、维护管理方便；美观。在设计过程中，应首先保证排水畅通和室内良好的生活环境。然后再根据建筑类型、标准、投资等因素进行管道的布置和敷设。 2.6.3.2卫生器具的布置与敷设（1）根据卫生间和公共厕所的平面尺寸、所选用的卫生器具类型和尺寸布置卫生器具。既要考虑使用方便，又要考虑管线短，排水顺畅，便于维护管理。（2）为使卫生间使用方便，使其功能正常发挥，卫生器具的安装高度应满足教材附录5-3的要求。（3）地漏应设在地面最低处，易于溅水的卫生器具附近。地漏不宜设在排水支管顶端，以防止卫生器具排放的杂物在卫生器具和地漏之间横支管内沉淀。2.6.3.3 排水横支管的布置与敷设（1）排水横支管不宜太长，尽量少转弯，一根支管连接的卫生器具不宜太多。（2）横支管不得穿过沉降缝、烟道、风道。（3）横支管不得穿过有特殊卫生要求的生产厂房、食品及贵重商品仓库、通风小室和变电室。（4）横支管不得布置在遇水易引起燃烧、爆炸或损坏的原料、产品和设备上面，也不得布置在食堂、饮食业的主副食操作烹调的上方。（5）横支管距楼板和墙应有一定的距离，便于安装和维修。（6）当横支管悬吊在楼板下，接有2个及2个以上大便器，或3个及3个以上卫生器具时，横支管顶端应升至上层地面设清扫口。2.6.3.4 排水立管的布置与敷设立管应靠近排水量大，水中杂质多，最脏的排水处。立管不得穿过卧室、病房，也不宜靠近与卧室相邻的内墙。立管宜靠近外墙，以减少埋地管长度，便于清通和维修。立管应设检查口，其间距不大于10m，但底层和最高层必须设。平顶建筑物可用通气管代替最高层的检查口。检查口中心至地面距离为1m，并应高于该层溢流水位最低的卫生器具上边缘0.15m。2.6.3.5 横干管及排出管的布置与敷设排出管以最短的距离排出室外，尽量避免在室内转弯。埋地管不得布置在可能受重物压坏处或穿越生产设备基础。埋地管穿越承重墙或基础处，应预留洞口，且管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量，一般不宜小于0.15m。湿陷性黄土地区的排出管应设在地沟内，并应设检漏井。距离较长的直线管段上应设检查口或清扫口。排出管与室外排水管连接处应设检查井，检查井中心到建筑外墙距离不宜小于3m。2.6.3.6 通气系统的布置与敷设（1）生活污水管道和散发有毒有害气体的生产污水管道应设伸顶通气管。伸顶通气管高出屋面不小于0.3m，但应大于该地区最大积雪厚度，屋顶有人停留时，应大于2m。（2）连接4个及4个以上卫生器具，且长度大于12m的横支管和连接6个或6个以上大便器的横支管上要设环形通气管。环形通气管应在横支管始端的两个卫生器具之间接出，在排水管横支管中心线以上，与排水横支管垂直或45连接。（3）对卫生、安静要求高的建筑物内，生活污水管道宜设器具通气管。器具通气管应设在存水弯出口端。（4）器具通气管和环形通气管与通气立管连接处应高于卫生器具上边缘0.15m，按不小于0.01的上升坡与通气立管连接。（5）专用通气立管每隔2层，主通气立管每隔810层设结合通气管与污水立管连接。结合通气管下端宜在污水横支管以下与污水立管以斜三通连接，上端可在卫生器具上边缘以上不小于0.15m处与通气立管以斜三通连接。（6）专用通气立管和主通气立管的上端可在最高层卫生器具上边缘或检查口以上不小于0.15m处与污水立管以斜三通连接，下端在最低污水横支管以下与污水立管以斜三通连接。（7）通气立管不得接纳污水、废水、雨水，通气管不得与通气管或烟道连接2.6.4 通气管系的确定商务大厦的生活污、废水用合流制排放，为了改善排水立管内的水力条件，设伸顶通气管。大厦的1218层为办公室，与以下的建筑结构不同，每根立管不能直接伸顶通气。考虑两个方案：方案1：在11层的吊顶内将排水立管用通气管汇合后在管井内整体伸顶通气。方案2：用自循环通气管道系统解决不能直接伸顶通气的问题。在通过各方面的比较之后得出：方案2的通气方式虽然有效的解决了大厦十一层以上由于结构的不同而不能使每根通气立管直接伸顶通气的问题。但是考虑到若采取该系统通气，则需设专用通气管和结合通气管。这样既浪费了管材，使系统的造价和今后的运行管理变得繁琐，且考虑实际工程中还没有广泛的运用自循环的通气形式，缺乏工程实例，无法保证这种系统的排水、排气的安全性。方案1的通气方式较为成熟，管材利用较方案2少，排水、排气的安全性也能得到保证，工程造价较方案2少。据此，选用方案1，在11层的吊顶内将派水立管用通气管汇合后整体伸顶通气。特别的，大楼主体4、5层的公共卫生间由于条件限制无法伸顶通气，在立管的水利计算时应符合无通气立管的要求，才能使卫生器具的水封不被破坏。2.6.5 排水系统图示2.7 各个系统的管材2.7.1 给水系统的管材给水系统采用不锈钢管。考虑其有其有以下的优点：（1）抗腐蚀性强；（2）卫生性好；（3）抗冲击性强；（4）热传导率低；（5）节约材料；（6）施工简单，操作简单；（7）产品外观漂亮；（8）接头内壁通畅。2.7.2 热水系统的管材热水系统采用薄壁钢管。考虑其有其有以下的优点：（1）卫生性好；（2）热传导率低；（3）施工简单，操作简单。2.7.3 室内消火栓给水系统的管材室内消火栓给水系统采用普通碳素无缝钢管。其具有强度高、承压能力大、抗震性能好、长度大、重量轻、接头少、加工安装方便的优点。除在需要拆解的地方采用法兰连接外，其余为焊接。2.7.4 自动喷水灭火给水系统的管材自动喷水灭火给水系统采用内外壁热镀锌钢管，以防止管道锈蚀而堵塞喷嘴喷头。2.7.5 屋面雨水排水系统的管材本设计采用重力流排雨水，故用机械离心排水铸铁管。以利于高层建筑的防火和抗震的要求。2.7.6 排水系统管材的确定常用的建筑排水管材分为两大类：金属与非金属管。商务大厦为高层公共建筑，若采用塑料管材，考虑其承受的压力和管道消声的问题，提高了造价，而且埋地出户管考虑到防冻不宜用塑料管材，带来了施工的不便。若选用机械离心排水铸铁管，虽然造价稍高，但其强度、防腐、耐热、隔声、抗震性能都比较理想，并有使用年限长，施工方便等优点。综上，商务大厦采用机械离心排水铸铁管作为排水管的管材。第三章 设计计算3.1 生活冷水给水系统的设计计算3.1.1 生活用水量的计算高层建筑的生活用水量应根据国家现行的建筑给水排水设计规范中规定的生活用水定额、时变化系数，并结合设计条件给出的用水单位数，按下式通过计算确定： （3-1） （3-2）式中： ：最高日用水量，L/d;m ：用水单位数，人或床位数；：最高日生活用水定额，L/(人d)、L/(床d)、L/(人班)； ：最大时用水量，L/h； ：小时变化系数； ：建筑物的用水时间，h。（1）用水的单位数可根据设计条件并参考以下指标：（2）旅馆床位数：按图纸给出的计；（3）旅馆餐厅就餐人数：按床位数的80%60%计，一日按两餐计；（4）旅馆洗衣房洗衣重量：按1015Kg/(床月)计；（5）办公室办公人数：按有效面积内56m2/人；（6）商场人数：按营业面积56 m2/顾客；根据以上资料和大厦的原始条件，商务大厦低区和高区的用水标准和用水间附录表3-1、3-2。根据计算结果得：低区：Qd1 =126.202 Qh1 =13高区：Qd2 =194.2 Qh2 =25.83.1.2 生活水池的计算由于建筑物的低区由市政管网直接供水，所以生活水池的贮水只供高区使用。水池容积采用大厦高区日用水量的20%25%设计，最大不得超过48小时的用水量。则生活水池的容积为：194.225%=48.55 m3取水池的长为6.5m；宽为3.5m；高2.5m，超高0.3m。3.1.3 水表的确定本设计中，由两根DN100mm的引入管将市政给水引入建筑内，按每条引入管内的流速为1m/s计，估算每根引入管的流量为30/h.选用LXL-80水平螺翼式水表组。包括：水表，表前表后的阀门，旁通管路，泄空阀。3.1.4 屋顶生活水箱的计算高位生活水箱用以调节高区生活用水，与消防水箱分建。故其容积按下式计算： （3-3）式中： ：水箱容积 ：水泵出水量。取高区最大时用水量2倍计：25.82=51.6 ：水泵1小时内的启动次数。24次，取2 ：高区浴盆总数 100个 ：水箱给水系统平均小时用水量， 则：根据规范17.120.5 满足规范要求。应为17.12但避免过大，取 则水箱的尺寸长为3米、宽为2米、高取2.4米，超高取0.2米。总容积： 322.4=14.4有效容积：322.2=13.23.1.5 生活给水系统水力计算3.1.5.1 设计秒流量公式选用商务大厦为公共建筑综合楼，给水设计秒流量公式选用： （3-4）式中： ：计算管路的给水设计秒流量， L/s； ：根据建筑物用途而定的系数 低区综合楼：取1.5； 高区客房、办公：取2 ； ： 计算管路上的延时自闭冲洗大便器的个数； ：计算管路上除了自闭冲洗大便器的其他卫生器具的给水当量总和。3.1.5.2 低区给水管网水力计算立管1的计算草图见图3-1图3-1 立管1的计算草图立管1的水力计算见附录表3-3立管5的计算草图见图3-2图3-2 立管5的计算草图立管5的水力计算见附录表3-4立管2的计算草图见图3-3立管2的水力计算见附录表3-53.1.5.3 低区给水管网水力计算结果校核由商务大厦的资料知：市政的资用水头H=26m。进水管标高-1.0m。进水管上的螺翼式水表的水头损失计算： （3-5）式中： ：引入管流量； ：水表允许的最大流量。图3-3 立管2的计算草图各个立管的校核见下式： （3-6）式中， ：立管最不利点需要的水头； ：最不利点的几何高度； ：立管沿程、局部损失，局部损失按沿程损失的25%计； ：最不利点的流出水头。对于立管1 ： 满足；对于立管5 ： 满足；对于立管2 ： 满足。综上，低区的所有立管均满足用户的供水要求。3.1.5.4 高区给水管网水力计算高区水利计算草图见图3-4。图3-4 高区水利计算草图高区水利计算表见附录表3-63.1.6 高区生活水泵的选择高区生活水泵的出水量应该按高区的给水系统的设计秒流量确定。由表3-6，高区生活水泵的出水量为10.6L/s。高区给水所需的压力按下式计算： （3-7）式中：高区生活给水系统所需要的水压，m；：贮水池的最低液位至高区最不利配水点的几何高度，m；：高区给水管路的总水头损失，局部损失按沿程损失的25%计，m；：水表损失，m；：高区配水最不利点需要的流出水头，m。 则： 选用：型单吸多级离心泵两台，一用一备。水泵扬程92m，流量25L/s，电动机功率45KW。水泵的外型图见图3-5 外型尺寸见下表：图3-5 水泵的外型图3.1.7 屋顶生活水箱高度的校核水箱高度应满足下式： （3-8）式中： ：水箱最低液位与系统最不利点（18层淋浴）的静水压力； ：管路的总损失； ：最不利点要求的流出水头；则： 所以满足要求。3.2 室内热水供水系统的设计计算3.2.1 水温的确定根据资料，当地的冷水水温为4；热水出水设计温度为60，最不利点的设计温度为50。3.2.2 耗热量计算 因为大厦采用集中全日制供热，所以用公式如下： （3-9） 式中： ：设计小时耗热量， W； ：小时变化系数，按手册中选取，如没有，则用内差法计算；：用水计算单位数；：热水用水定额， L/(人天)或L/(床天)；C：水的比热，4187J/(Kg） ：热水的设计温度，按60； ：冷水的设计温度，按4；：热水密度，0.9832kg/L；所以，6-11层是客房，=220，=5.8(内差) =120 L/(床天)12-18层是办公室，=730，=1.5(内差) =80 L/(人天) 3.2.3 加热设备的供热量计算因为采用导流型容积式加热设备，其供热量按下式计算： （3-10）式中：有贮热容积的加热设备的供热量，W；：设计小时耗热量， W；：有效贮热容积系数，加热设备的容积与总容积的比值； 导流型容积式：=0.85；：加热设备总容积，L； ：设计小时耗热量持续时间，h,一般2-4h，取3h； ：热水的设计温度，按60； ：冷水的设计温度，按4；：热水密度，0.9832kg/L；所以， 3.2.4 热水量计算热水量计算按下式： （3-10）式中 ：设计小时热水量，L/s； ：设计小时耗热量，W； ：热水的设计温度，按60； ：冷水的设计温度，按4；：热水密度，0.9832kg/L；所以， ；3.2.5 换热面积的计算换热面积的计算公式按下式： （3-11） 式中： ：表面式水加热器的加热面积，； ：热